(57)【要約】【課題】通常別置きの液体炭酸の気液分離用熱交換装置や蒸発装置を必要とする大型プラントである。また連続製造が不可能である。【解決手段】小型の静かな連続運転装置であり、1ユニットで、連続的にドライアイススノーを造りこれをスクリュー圧縮により固形ドライアイスにしてダイスで線状抽出すると共に線状ドライアイスを振動破砕して粒状ドライアイスにするもので、配管洗浄などは、殺菌水を混ぜるのみで迅速簡単安全に実施できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリューを内装したスクリューシリンダーと、スクリューシリンダーの後部上方に設けた円錐減圧室（スノーホーン）と、円錐減圧室の頂部に設けたベンチュリーノズルと、スクリューシリンダーの外周に二重ジャケット式に設け液体炭酸タンクから液体炭酸を受けベンチュリーノズルに気液炭酸を供給する熱交換部と、固形ドライアイス抽出孔を有しスクリューシリンダーの前端に設けたダイスと、ダイス抽出孔用閉止栓を持つ抽出孔開閉器を設けたことを特徴とするスクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機。
【請求項２】
スクリューを内装したスクリューシリンダーと、スクリューシリンダーの後部上方に設けた円錐減圧室（スノーホーン）と、円錐減圧室の頂部に設けたベンチュリーノズルと、スクリューシリンダーの外周に二重ジャケット式に設け液体炭酸タンクからの液体炭酸を受けベンチュリーノズルに気液炭酸を供給する熱交換部と、固形ドライアイス抽出孔を有しスクリューシリンダーの前端に設けたダイスと、ダイス抽出孔用閉止栓を持つ抽出孔開閉器と、ダイスから落下する塊状及び又は粒状ドライアイスを収容するホッパと、ホッパからの塊状及び又は粒状ドライアイスと洗浄用水を配管洗浄先に連続供給するインバーターモーター制御ポンプと、前記ベンチュリーノズルに殺菌水を供給する殺菌水タンクとを設けたことを特徴とするスクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管洗浄等に最適な殺菌効能のあるしかも安全な塊状及び又は粒状のドライアイスを効率よく連続的に製造するスクリューシリンダ式固形ドライアイス製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドライアイスの製造工程は、一般に、液体炭酸貯蔵タンクからの液体炭酸を気液分離器で液体炭酸と気体炭素に分離し、液体炭酸のみを噴射ノズル（スノーガン）に供給し、この噴射ノズルから下端開口筒状のスノーホーン内に噴射して液体炭酸を断熱膨張させて断熱気化させ、その際の潜熱で冷却し雪状の粉末所謂ドライアイススノーを生成し、これに少量の液体炭酸を加えて高圧縮し固形ドライアイスを得るものである。
ドライアイススノーを高圧縮し固形ドライアイスにする装置は、従来、その殆どが特許文献１〜特許文献６に記載のように、ピストン押し圧式のシリンダを用いた所謂シリンダープレス式製造装置である。
また特許文献３に示す該シリンダープレス装置は、塊状又は粒状の固形ドライアイスを製造するものであり、シリンダー先端にダイスを設けこのダイスに一定の先拡りテパー状抽出成形孔を設けて、ここから同一径にした線状又は棒状の固形ドライアイスに抽出成形し、抽出時のひび割れで自重折れ落下させ粒状に砕くものである。
またドライアイスの殺菌は、特許文献７に紹介のようにドライアイス自体に好菌剤として粉体又は顆粒体のイソチオシアン酸アリルを入れるものがある
【特許文献１】特開2003-116226
【特許文献２】特開平06-279013
【特許文献３】特開平07-061805
【特許文献４】特開平09-296253
【特許文献５】特開平06-135706
【特許文献６】特開2002-338224
【特許文献７】特開平11-116226
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
而して、前記従来のドライアイスの製造は、通常別置きの液体炭酸の気液分離用熱交換装置や蒸発装置を必要とし大型プラントとなる。また連続製造が不可能である。そして多量のドライアイスを製造して所要箇所に供給するには、該シリンダープレス装置を多段設置して運転する半連続的供給であり、しかも装置の大型化を余儀なくされる。
また、ドライアイスの殺菌は、特許文献７に紹介のようにイソチオシアン酸アリルを入れるものがあるが、たとえば食品取り扱い用長尺配管の洗浄の際は、配管内に粉体又は顆粒体のイソチオシアン酸アリルが残存する恐れがあり使用できない。
また配管の洗浄の際は、供給先の洗浄配管の容積や径と長さ等に応じて、ドライアイスの洗浄効果を管全長に亘って得るため、所定の塊状粒状分布で且つ均質なドライアイスを連続的に製造することが要求されるが、該シリンダープレス装置では一つのダイスから所定の塊状粒状分布で且つ均質なドライアイス抽出成形することができない。つまりダイスに設ける複数の抽出成形孔の径を種々に変えるとシリンダー内のダイス面に掛かる圧縮圧が一定なため、径の大きい抽出成形孔側にドライアイスが多く流れ抽出成形圧力が不均一で不安定な塊状粒状ドライアイスとなり品質が劣化し該パイプ洗浄用への適用が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記問題を有利に解決したものであり、その特徴とするところは、次の（1）〜（2）にある。
（1）．スクリュー108を内装したスクリューシリンダー101と、スクリューシリンダー101の後部上方に設けた円錐減圧室（スノーホーン）104と、円錐減圧室104の頂部に設けたベンチュリーノズル107と、スクリューシリンダー101の外周に二重ジャケット式に設け液体炭酸タンク30から液体炭酸を受けベンチュリーノズル107に気液炭酸を供給する熱交換部102と、固形ドライアイス抽出孔を有しスクリューシリンダー101の前端に設けたダイス110と、ダイス抽出孔用閉止栓を持つ抽出孔開閉器201とを設けたことを特徴とするスクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機。
（2）．スクリュー108を内装したスクリューシリンダー101と、スクリューシリンダー101の後部上方に設けた円錐減圧室（スノーホーン）104と、円錐減圧室104の頂部に設けたベンチュリーノズル107と、スクリューシリンダー101の外周に二重ジャケット式に設け液体炭酸タンク30から液体炭酸を受けベンチュリーノズル107に気液炭酸を供給する熱交換部102と、固形ドライアイス抽出孔を有しスクリューシリンダー101の前端に設けたダイス110と、ダイス抽出孔用閉止栓を持つ抽出孔開閉器201と、ダイス110から落下する塊状及び又は粒状ドライアイスを収容するホッパ200と、ホッパからの塊状及び又は粒状ドライアイスと洗浄用水を配管洗浄先に連続供給するポンプ16と、前記ベンチュリーノズル107に殺菌水を供給する殺菌水タンク22とを設けたことを特徴とするスクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のスクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機は、通常別置きとする液体炭酸の気液分離用熱交換装置や蒸発装置を不要とした小型の静かな連続運転装置であり、1ユニットで、連続的にドライアイススノーを造りこれをスクリュー圧縮により固形ドライアイスにしてダイスで線状抽出すると共に線状ドライアイスを振動破砕して塊状粒状ドライアイスにするものである。
これによって連続製造した塊状粒状ドライアイスを例えば食品工場などの配管洗浄に直接連続供給して、配管全長の内壁を塊状粒状ドライアイスの急激溶解による超音波泡殺菌洗浄作用で安全迅速確実に洗浄するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明を実施するための最良の形態は、次項の実施例において具体的に詳細に説明する。
【実施例１】
【０００７】
図1は本発明の１実施例の全体を示すフローシート説明図である。
本実施例のスクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機100は、連続製造した粒状ドライアイスを連続生成したオゾン含有殺菌水と共に、配管洗浄先の装置A,、Bの各洗浄配管301、302に直接連続供給して、配管全長の内壁を塊状粒状ドライアイスの急激溶解による超音波泡殺菌洗浄作用で安全迅速確実に洗浄するものである。
本例スクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機100は、液体炭酸タンク30、スクリューシリンダー101、スクリュー108、二重ジャケット式の熱交換器102、円錐減圧室（スノーホーン）104、ベンチュリーノズル107、スクリュー108、固形ドライアイス抽出孔111、112、113を有するダイス110、ダイス抽出孔用栓を持つ抽出孔開閉器201、塊状及び又粒状ドライアイス収容用のホッパ200、塊状及び又は粒状ドライアイスと殺菌水を配管洗浄先に連続供給するインバーターモーター制御ポンプ16を主構成部とする。
付帯設備としては、殺菌水タンク22、殺菌水貯水タンク17、超音波式濃霧機8Ｇを設けてある。
二重ジャケット式の熱交換器102は、液体炭酸の蒸発ラジエターとするため熱伝導率の良い銅製にし、同時に銅イオンを発生し殺菌効果を得、稼働休止中の無菌化を維持させる。
円錐減圧室（ドライアイススノー減圧室は）104は、円錐状にして内面側に、銀メッキしたネット状のパンチング銅製板７を張り、清掃稼働中や稼働停止中は常に、室内の自己無菌環境を維持する。また紫外線ランプ10を装備し更なる殺菌効果を得る。また円錐部円錐減圧室104の内面に沿って1000ガウス程度のフェライトマグネット８iを＋と−を交互配列する。
ドライアイススノーノズル107は、液体炭酸噴射時に超音波を発信するベンチュリー方式にして、添加する殺菌処理水を超音波で霧状にし圧力差で炭酸ガスの圧力で自動的に吸い込ませドライアイススノーの種にする。
この時、前記フェライトマグネット８iの磁場共振により殺菌霧を種としたドライアイススノーを瞬時に生成させると共に、炭酸ガスを等圧状態で三重点と交差するポイントまで短時間で到達させるので従来の特許文献１記載のように液体炭酸を断熱膨張させる別途設置の熱交換機が不要である。
スクリューシリンダー内のスクリュー108は、押し込み方向にスクリュー羽根のピッチを漸減させた所謂可変ピッチスクリュー（以下可変ピッチスクリューと言う）であり、製作は、アークイオンプレーティング中に酸素ガスを入れて、純チタンターゲットを（＋）としてスクリュー側を（−）とし、アーク放電することでTiO2(HV1200)、TiN(HV2500)の混ざった硬い膜を１〜３μm厚着け耐摩耗性にする。該アーク放電前に下地に銀メッキ状に真空薄膜を付けて、TiO2粒子間から殺菌用銀イオンを出させて、稼働停止中は自己殺菌無菌化し、予備運転中は紫外線ランプ10による脱臭機能を持たせてある。
また可変ピッチスクリュー108は、モーター150の回転駆動により伝達機構151を介して高速回転する。                                            
スクリューシリンダー101は、銅製にし銅イオンによる殺菌作用を得る。更に液体炭酸ガスの蒸発ラジエターを兼用した室にするので銅製にし良好な熱伝導性を得る。
ダイス110は、裏中心部に可変ピッチスクリュー108の回転軸受け4を有し、シリンダー101の先端で固形ドライアイスを線状又は棒状に抽出成形するが、その径と長さは、洗浄先のパイプの容積や長さ等の大きさに応じたものにするため、抽出孔の異なるダイスを複数用意して任意に交換可能に装着してある。シリンダー前端面における圧力分布はその中心部を軸受けの盲部になるため最も高圧で外側に向かって低くなるため、本例のダイス110は、図２、図３に示すように抽出孔の径を内側細孔111から中間孔112、外側孔113と順に大きくして抽出圧を均等にし均質の粒状ドライアイスを得るのである。尚孔の形状は、先拡り状、先狭状の連続テーパー又は断続テーパ或いは段付状若しくは片側テーパ状など製造速度や粒状塊状の大きさに応じて決定する。
またダイス110は、稼動当初、前記抽出孔111、112、113をそれ用の栓体141〜143を挿入して盲状にしておく。栓体141〜143は、押し圧用のスプリング14bでダイス110側に前後進可能にした可動板14の前面に装着固定されている。可動板14はシャフト14ｃで支持され、シャフト14ｃはシフトガイド14aで摺動可能にしたものである。14eはシャフト14ｃをその後退位置でロックするピンである。
【０００８】
而して、液体炭酸タンク30からの気体炭酸を含む液体炭酸は、バルブ31を開いて圧力計32表示5.3〜8kg/cm2でフレキシブルホース33に流れバルブ34で流量調整され、スクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機100のスクリューシリンダー101外側に設けた二重ジャケット式の熱交換器102の先端部に供給され蒸発させ炭酸ガスと液体炭酸の混合体にする。この際、液体炭酸の急激な膨張でエアーハンマー現象が発生しそれによる振動をダイス110に与えて、抽出孔から出る成形ドライアイスを塊状又は粒状にカットするのである。
熱交換器102に入った気体炭酸と液体炭酸は、二重ジャケット内を円錐減圧室（スノーホーン）104側に向かって流れ、頂部近くで配管105に流れ、バルブ106で流量調節されベンチュリーノズル107に供給し、ベンチュリーノズル107から円錐減圧室104内に噴射される。
これで円錐減圧室104では、気体炭酸と液体炭酸が分離し、ドライアイススノーが生成落下し、スクリューシリンダー101の後部ゾーンに連続収容され、スクリュー108によりスクリューシリンダー101の前部ゾーンに連続的に圧縮搬送され凝縮固形化し、ダイス110の抽出孔111、112、113から各々径の異なる線状に抽出成形され前記したエアーハンマー振動で分断し塊状粒状になってホッパ200に落下貯留される。
前記ベンチュリーノズル107には、殺菌水タンク22からバルブ22a、超音波式濃霧機8Ｇ、流調バルブ8cを介して,殺菌水の濃霧が供給される。またベンチュリーノズル107には、固形ドライアイスの供給先によってはタンク8hからイソオシアン酸アルリ溶解液を超音波式濃霧機8Ｇを介してベンチュリーノズル107に噴霧供給することができる。
ベンチュリーノズル107から噴射された液体炭酸が円錐減圧室（スノーホーン）104で効率よく確実に気体炭酸と液体炭酸に分離させるため、円錐減圧室104の頂部に溜まる軽い気体炭酸を減圧弁8eとリリーフ弁8dで大気にリリーフする。しかしこの際一度に外気温度に左右されるのでスクリューシリンダー101後端部壁109に焼結タイプで軽石状合金製の通気ブロック8eを埋設することで前記自動調整以上に発生した気体炭酸を逃がすことができる。
殺菌水タンク22内での殺菌水の製造は、燈源ボックス40で強弱調整可能にした紫外線ランプ24を石英のガラス管23に装入し、空気ポンプ25からリリーフ弁26を介して石英のガラス管23内に空気を供給してオゾンを発生させるオゾン発生装置を設け、石英のガラス管23内で発生したオゾンを、電磁弁27を介設した銅製パイプ28から焼結タイプの銅合金ポーラス体29に供給し、銅合金ポーラス体29から定圧で原水中に連続供給バブリングして、殺菌水にする。
この殺菌水は、ベンチュリーノズル107に供給する一方、貯水タンク17に供給する。
貯水タンク17では、塊状粒状のドライアイスと混ぜるパイプ洗浄用水を、多量に使用するため水道水をプールしここからポンプで連続して汲み出すが、銀メッキしその上にTiO2を溶射したパンチングメタル21を内周部に設け、側部に紫外線ランプ19を設けて、紫外線ランプ照射でTiO2膜を光触媒化し、タンクの上部から流入する殺菌水をパンチングメタル21上に流すことによりオゾン殺菌水を作り、ポンプ50からバルブ18を介してタンク内に流入した水道水に混ぜ殺菌すると共に水道水を脱臭する。
また貯水タンク17で殺菌した殺菌水は、インバーターモーター制御されるポンプ16により吸引され、ホッパ200上部からの塊状粒状ドライアイスと共に供給配管16aを通り、バタフライ弁16bで流量調節され配管洗浄先の装置A,、Bの各洗浄配管301、中間配管303、洗浄配管302、排水配管304に順次供給される。
ポンプ16は、該洗浄配管の体積に応じて、プログラムにて常に最適な一定の圧力と流量を自動的にセットして運転することができる。
ホッパ200は内面を4フッ素または6フッ素を用いた塗料を塗装して、粒状ドライアイスの付着を防止する。また下部にはバタフライ弁15bを設けた定量フィーダーガイド15aを形成してある。  
図１に示す円C内は、供給配管16a、中間配管303、排水配管304と洗浄配管301、302との連結部であり、図４、図５に示す大径管用接続プラグP1と、小径管用接プラグP2を用いる。
洗浄配管内では殺菌水中の粒状ドライアイスが発砲洗浄作用し管内圧が上昇してくるためバタフライ弁16bの調整では追いつかない場合は配管途中に電磁リリーフ弁（図示せず）を設ければよい。
最終的に洗浄を終えた洗浄水は、排水配管304から下水に流しても無害である。そして洗浄配管内は、洗浄従来の温水排水洗浄より遥かに長期間無菌化状態を維持する。特に粘性の強い液体を流す食品工場、或いは大小様々な配管に対しては、モジュール毎に固形ドライアイスの粒度分布や量及び殺菌水の量を決めて効率のよい洗浄が可能である。
図４に示す大径管用接続プラグP1は、供給配管16a、中間配管303、排水配管304の端部との接続管200を円盤プラグ本体201の中心軸上に固定支持し円盤プラグ本体200の外周部にゴムチューブ202を設け、ゴムチューブ201に圧空を入れて洗浄配管301、302の内壁面に強固に圧接させ気密性を維持するものである。
図５に示す小径管用接続プラグP2は、供給配管16a、中間配管303、排水配管304の端部との接続管400を円盤プラグ本体401の中心軸上に固定支持し円盤プラグ本体401の外周部にゴムチューブ402を設け、ゴムチューブ402に圧空を入れて洗浄配管301、302の内壁面に強固に圧接させ気密性を維持するものである。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
本発明のスクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機は、前記した効果に記載のとうり連続的にドライアイススノーをスクリュー圧縮により固形ドライアイスにしてこれをダイスで線状抽出すると共に線状ドライアイスを振動破砕して粒状ドライアイスにして、例えば食品工場などの配管洗浄に直接連続供給して、配管全長の内壁を粒状ドライアイスの急激溶解による超音波泡殺菌洗浄作用で迅速確実に洗浄することを実現したものであり、この種類産業の利用可能性は極めて多大なものがある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明スクリューシリンダ式固形ドライアイス製造機とこれを適用する例の全体説明図である。
【図２】図１のダイスを正面から見た平面説明図である。
【図３】図２の矢視A−Aからの断面説明図である。
【図４】大径管用接続プラグP1の断面説明図である。
【図５】小径管用接続プラグP2の断面説明図である。
【符号の説明】
【００１１】
16        インバーターモーター制御ポンプ
22        殺菌水タンク
30        液体炭酸タンク
101       スクリューシリンダー
102       熱交換部
104       円錐減圧室（スノーホーン）
104       円錐減圧室
107       ベンチュリーノズル
108       スクリュー
110       ダイス
200       ホッパ
201       ダイス抽出孔用閉止栓を持つ抽出孔開閉器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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